La Macroarea 4 racchiude tutti gli studi indirizzati ad una migliore comprensione delle sorgenti cosmiche, nelle quali la materia si trova in condizioni fisiche estreme di campo gravitazionale e/o di densità e/o di campi magnetici. Queste includono sia oggetti compatti galattici (quali sistemi stellari binari contenenti nane bianche, stelle di neutroni o buchi neri) e extra-galattici (come i lampi gamma prodotti dal collasso del nucleo di peculiari stelle massicce in galassie lontane) che sorgenti estese come i resti di supernova, i nuclei galattici attivi e gli ammassi di galassie. I dati osservativi in questo campo provengono da osservazioni dalla banda radio fino alle alte energie, raggi X e gamma e da misure di raggi cosmici. La macroarea si occupa altresì di fenomeni non termici e di astrofisica astroparticellare a diverse scale e in diversi ambiti astrofisici, dall'origine e dalla fisica dei raggi cosmici, all'accelerazione di particelle nell'universo, dalle supernovea fino agli ammassi di galassie. Tematiche relative alla macroarea sono anche la fisica dei plasmi astrofisici, l'emissione di onde gravitazionale e le problematiche relative alla fisica della materia oscura nell'universo.